Book/Report

FZJ-2019-01648

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Schnelle Röntgendetektionssysteme basierend auf Galliumarsenid Halbleiterstrukturen

Lauter, J. (Corresponding author)FZJ*

1996
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21733

Report No.: Juel-3289

Abstract: $\textbf{7.1 Wesentliche Ergebnisse der Arbeit}$Primäres Ziel dieser Arbeit war die Bereitstellung schneller Detektionssysteme für Röntgenstrahlung. Im theoretischen Teil dieser Arbeit wurde dargelegt, daß die gesetzten Anforderungen an die Effizienz, die Schnelligkeit, den dynamischen Bereich und den Raumtemperaturbetrieb derzeit durch die Verwendung von GaAs-Halbleiterstrukturen erreichbar sind. Andere Halbleitermaterialien scheiden aufgrund ihrer geringen Absorption (Si), ihrer kleinen Bandlücke (Ge) oder ihrer geringen Ladungsträgergeschwindigkeiten (CdTe, HgI$_{2}$ ) aus. Folgerichtig wurden GaAs-Halbleiterstrukturen hergestellt und auf ihre Eignung als Strahlungsdetektoren untersucht. Bei der Herstellung wurde auf epitaktische Methoden zurückgegriffen, um möglichst geringe Hintergrunddotierungen und einen geringen Kompensationsgrad zu erzielen. GaAs-Schichten, die mit drei verschiedenen Epitaxiemethoden abgeschieden wurden, sind für die Herstellung von Halbleiterdioden genutzt worden. Durch die Optimierung dieser Strukturen sind kleine Dunkelstromdichten erzielt worden, die für den Betrieb als Detektor unerläßlich sind. Alle drei Epitaxiemethoden haben sich als ausgesprochen geeignet gezeigt, um Halbleiterdetektoren herzustellen. Mit den hergestellten Strukturen sind standardmäßig hohe Energieauflösungen von 1.5 keV (FWHM) und darunter erzielt worden. Die Spektren konnten qualtitativ und quanitativ gut erklärt werden, wobei insbesondere die quantitative Bestimmung der Intensitäten der unvermeidlichen Escape Peaks hervorgehoben werden soll. Die Detektoren zeigen 100% Ladungsausbeute bei einer mittleren Bildungsenergie pro Elektron-Loch-Paar von 4.27 eV, die in guter Übereinstimmung mit früheren Literaturergebnissen [88] ist. Durch die Verwendung von speziellen ladungsempfindlichen Vorverstärkern konnten mit diesen Detektoren bei Raumtemperatur eine Energieauflösung von 530 eV (FWHM) erzielt werden. Dieser Wert ist um einen Faktor vier besser als alle bisher veröffentlichten Ergebnisse. Durch die hohe Auflösung konnte der Fano-Faktor erstmalig anhand von Raumtemperaturmessungen ermittelt werden. Der gemessene Wert liegt mit F = 0.127 deutlich unterhalb des bisherigen Literaturwertes von 0.18 [88]. Bei Messungen, die im technisch einfach zu realisierenden Temperaturbereich von -30°C durchgeführt wurden, sind bei 5.9 keV Energieauflösungen von 380 eV erzielt worden, welche die Brauchbarkeit von GaAs-Detektoren zur Röntgenfluoreszenzanalyse nachdrücklich unterstreicht. Außerdem konnte durch erstmalige Verwendung von Staircase-Avalanche-[...]

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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